KR102308630B1

KR102308630B1 - 배터리 모듈

Info

Publication number: KR102308630B1
Application number: KR1020160134551A
Authority: KR
Inventors: 박주용; 김헌희; 박동진
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2021-10-05
Also published as: US11949077B2; US20190237828A1; CN109845025B; WO2018074686A1; CN109845025A; KR20180042018A

Abstract

본 발명은 배터리 모듈을 개시한다. 본 발명은, 제1 냉각관과, 상기 제1 냉각관과 연결되며, 상기 제1 냉각관과 다른 평면에 배치되는 제2 냉각관과, 상기 제1 냉각관과 상기 제2 냉각관을 연결하는 분기부를 포함하고, 상기 분기부는, 상기 제1 냉각관과 연결되는 하부연결관과, 상기 제2 냉각관과 연결되는 상부연결관과, 상기 하부연결관 또는 상기 상부연결관 중 하나가 삽입되며, 상기 상부연결관 또는 상기 상부연결관 중 다른 하나에 삽입되는 연결부재를 포함한다.

Description

배터리 모듈{Battery module}

본 발명은 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 모듈에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.

휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.

본 발명의 실시예들은 배터리 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면은, 제1 냉각관과, 상기 제1 냉각관과 연결되며, 상기 제1 냉각관과 다른 평면에 배치되는 제2 냉각관과, 상기 제1 냉각관과 상기 제2 냉각관을 연결하는 분기부를 포함하고, 상기 분기부는, 상기 제1 냉각관과 연결되는 하부연결관과, 상기 제2 냉각관과 연결되는 상부연결관과, 상기 하부연결관 또는 상기 상부연결관 중 하나가 삽입되며, 상기 하부연결관 또는 상기 상부연결관 중 다른 하나에 삽입되는 연결부재를 포함하는 배터리 모듈을 제공할 수 있다.

또한, 상기 연결부재는, 상기 하부연결관 또는 상기 상부연결관 측으로 돌출되는 돌기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 돌기는, 상기 하부연결관 또는 상기 상부연결관 중 하나 측으로 돌출되는 외부돌기와, 상기 하부연결관 또는 상기 상부연결관 중 다른 하나 측으로 돌출되는 내부돌기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 돌기는 복수개 구비될 수 있으며, 상기 복수개의 돌기는 서로 이격되도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 돌기는 상기 연결부재의 외면을 일주하여 폐루프(Closed-loop)를 형성할 수 있다.

또한, 상기 연결부재는, 코어부재와, 상기 코어부재의 외면을 감싸도록 배치되는 외피부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 코어부재와 상기 외피부재는 경도가 서로 상이할 수 있다.

또한, 상기 연결부재는, 상기 하부연결관 또는 상기 상부연결관 중 하나의 끝단을 지지하는 안착부와, 상기 하부연결관 또는 상기 상부연결관 중 다른 하나의 끝단에 걸리는 걸림부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 냉각관과 상기 하부연결관 사이에 배치되는 하부분기블록을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 냉각관과 상기 상부연결관 사이에 배치되는 상부분기블록을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 냉각관이 배치되는 제1 냉각 플레이트를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 냉각관이 배치되는 제2 냉각 플레이트를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결부재는 상기 하부연결관 또는 상기 상부연결관과 억지끼움 결합할 수 있다.

또한, 상기 제1 냉각관과 연결되며, 상기 제1 냉각관과 일정 각도를 형성하도록 상기 제1 냉각관과 다른 평면에 배치되는 제3 냉각관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3 냉각관이 배치되는 제3 냉각 플레이트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 연결부재를 통하여 서로 다른 평면에 배치되는 냉각관을 간단한 구조를 통하여 연결시키는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예들은 연결부재를 통하여 서로 다른 평면에 배치된 냉각관을 연결 시 실링함으로써 누수로 인한 배터리 모듈의 고장 및 파손을 방지하고 배터리 모듈의 수명을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 내부 구조를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 냉각 플레이트를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제2 냉각 플레이트를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제3 냉각 플레이트를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 제1 내지 제3 냉각 플레이트 내에 매립되는 제1 내지 제3 냉각관을 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 도 3의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 6에 도시된 제1 연결부재를 보여주는 분해사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 제1 연결부재의 결합관계를 보여주는 단면도이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 보여주는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 배터리 모듈(100)은 배터리 모듈(100)의 바닥에 배치되는 제1 냉각 플레이트(121)와, 제1 냉각 플레이트(121) 위에 배치되는 다수의 배터리 팩을 포함할 수 있고, 제1 냉각 플레이트(121)와 마주하게 조립되어 상기 배터리 팩의 수용 공간을 형성하고, 다수의 상기 배터리 팩을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 커버(110)를 포함할 수 있다. 제1 냉각 플레이트(121)와 커버(110)는 서로 마주하게 조립되도록 같은 형태, 예를 들어, 서로 다른 제1 방향(Z1)과 제2 방향(Z2)으로 연장된 T 자 형태로 형성될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 내부 구조를 보여주는 분해 사시도이다.도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 제1 내지 제3 냉각 플레이트의 사시도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 제1 냉각 플레이트(121) 위로는, 제1 냉각 플레이트(121)로부터 팩 수용부(g)를 사이에 두고 이격되어 있는 제2 냉각 플레이트(122)와, 제1 냉각 플레이트(121)로부터 팩 수용부(g)를 사이에 두고 이격되어 있는 제3 냉각 플레이트(123)가 배치될 수 있다.

제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)는, 각각 배터리 팩(131,132,133)과 직접 접촉되어 배터리 팩(131,132,133)을 방열하는 것으로, 배터리 팩(131,132,133)의 지지 역할과 함께 배터리 팩(131,132,133)을 방열하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각 플레이트(121)는 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치되어 제1 군의 배터리 팩(131)을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다. 또한, 제2 냉각 플레이트(122)는 제1 레벨(h1)로부터 상방으로 이격된 제2 레벨(h2)에 배치되어 제2 군의 배터리 팩(132)을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다. 그리고, 제3 냉각 플레이트(123)는 제1 레벨(h1)로부터 상방으로 이격된 제3 레벨(h3)에 배치되어 제3 군의 배터리 팩(133)을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다. 참고적으로, 본 명세서에 첨부된 도면들에서는 이해의 편의를 위하여, 제1 군 내지 제3 군의 배터리 팩(131,132,133)을 배터리 팩의 장착 개소로 표시하고 있다.

제1 군 내지 제3 군의 배터리 팩(131,132,133)이란 적어도 하나 이상 다수의 배터리 팩을 포함할 수 있으며, 서로 다른 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 군의 배터리 팩(131,132,133)은 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치되어 가장 많은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있고, 제2 군의 배터리 팩(132)은 가장 적은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 그리고, 제3 군의 배터리 팩(133)은 제1 군의 배터리 팩(131) 보다는 적고, 제2 군의 배터리 팩(132) 보다는 많은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 제1 냉각 플레이트(121) 위에 배치되는 제1 군의 배터리 팩(131)은 4개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 제1 냉각 플레이트(121)는 제1 방향(Z1)을 따라 길게 연장되는 종방향부(121A)와, 제2 방향(Z2)을 따라 길게 연장되는 횡방향부(121B)를 포함할 수 있는데, 종방향부(121A) 위로는 제1 방향(Z1)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있고, 횡방향부(121B) 위로는 제2 방향(Z2)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있다. 그리고, 제2 냉각 플레이트(122) 위에 배치되는 제2 군의 배터리 팩(132)은 2개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 제2 냉각 플레이트(122)는 제1 방향(Z1)을 따라 길게 연장될 수 있고, 제2 냉각 플레이트(122) 위로는 제1 방향(Z1)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있다. 또한, 제3 냉각 플레이트(123) 위에 배치되는 제3 군의 배터리 팩(133)은 2개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 제3 냉각 플레이트(123)는 제2 방향(Z2)을 따라 길게 연장될 수 있고, 상기 제3 냉각 플레이트(123) 위로는 제2 방향(Z2)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있다.

제1 냉각 플레이트(121)는 제1 방향(Z1)으로 길게 연장되어 있는 종방향부(121A)와, 제1 방향(Z1)과 다른 방향으로 제2 방향(Z2)으로 길게 연장되어 있는 횡방향부(121B)를 포함한다. 예를 들어, 종방향부(121A)와 횡방향부(121B)는 서로 수직한 제1, 제2 방향(Z1,Z2)으로 길게 연장될 수 있다. 이에 따라, 제1 냉각 플레이트(121)는 전체적으로 T 자 형태를 가질 수 있다.

제1 냉각 플레이트(121) 중 종방향부(121A)의 상방으로는 팩 수용부(g)를 사이에 두고 서로 이격되어 있는 제2 냉각 플레이트(122)가 형성될 수 있다. 이때, 제1 냉각 플레이트(121)의 종방향부(121A)와 제2 냉각 플레이트(122)는 제1 방향(Z1)을 따라 서로 나란하게 형성될 수 있다. 제1 냉각 플레이트(121) 중 횡방향부(121B)의 상방으로는, 팩 수용부(g)를 사이에 두고 서로 이격되어 있는 제3 냉각 플레이트(123)가 형성될 수 있다. 이때, 제1 냉각 플레이트(121)의 횡방향부(121B)와 제3 냉각 플레이트(123)는 제2 방향(Z2)을 따라 서로 나란하게 형성될 수 있다. 이때, 제2 냉각 플레이트(122)와 제3 냉각 플레이트(123)는 서로로부터 이격되게 배치될 수 있다.

제1 냉각 플레이트(121)는, 전체 배터리 모듈의 바닥을 형성할 수 있고, 전체 배터리 모듈의 기반을 제공할 수 있다. 즉, 제2, 제3 냉각 플레이트(122,123)는, 제1 냉각 플레이트(121) 위에 지지될 수 있다. 이를 위해, 제2, 제3 냉각 플레이트(122,123)에는 상기 제1 냉각 플레이트(121)로부터 상방 위치에서 각각의 제2, 제3 냉각 플레이트(122,123)를 지지해주기 위한 레그(142,143)가 형성될 수 있다. 즉, 제1, 제2 냉각 플레이트(121,122) 사이와, 제1, 제3 냉각 플레이트(121,123) 사이에는 각각의 레그(142,143)가 형성되어, 제1 냉각 플레이트(121)로부터 팩 수용부(g)를 사이에 두고, 제2, 제3 냉각 플레이트(122,123)를 지지해줄 수 있다. 제2, 제3 냉각 플레이트(122,123)로부터 돌출된 레그(142,143)에는 결합공(142a,143a)이 형성되고 상기 결합공(142a,143a)을 관통하여 제1 냉각 플레이트(121)에 체결되는 체결부재(미도시)를 통하여 제2, 제3 냉각 플레이트(122,123)가 위치 고정될 수 있다.

제2, 제3 냉각 플레이트(122,123)가 고정된 제1 냉각 플레이트(121) 상에는 커버(110, 도 1 참조)가 씌워질 수 있다. 커버(110)는 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123) 상에 배치된 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(131,132,133)을 밀봉하여 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 즉, 제1 냉각 플레이트(121)와 커버(110)가 서로 마주하도록 조립되어 그 내부로 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(131,132,133)이 수용되는 수용 공간을 형성할 수 있다. 제1 냉각 플레이트(121)와 커버(110)는 서로 마주하게 조립되도록 같은 형태, 예를 들어, T 자 형태로 형성될 수 있다.

도 6은 도 2에 도시된 제1 내지 제3 냉각 플레이트 내에 매립되는 제1 내지 제3 냉각관을 보여주는 사시도이다. 도 7은 도 3의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도이다. 도 8은 도 3의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 취한 단면도이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)는 배터리 팩(131,132,133)을 지지해주면서, 동시에, 배터리 팩(131,132,133)과 열적으로 접촉하여, 예를 들어, 직접 접촉하여 배터리 팩(131,132,133)을 방열해줄 수 있다. 그리고, 이를 위해, 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)에는 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)에는 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)이 매립될 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)은 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123) 내부에 매립되면서 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)와 일체적으로 형성될 수 있다.

제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)은, 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)와 다른 이종 금속 소재로 형성될 수 있고, 다이 캐스팅을 통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)이 고정되어 있는 금형(미도시) 내부에, 플레이트 형성용 용융 금속을 주입하는 방식으로, 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)가 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)이 일체적으로 매립되어 있는 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)를 얻을 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)과, 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)는 서로 다른 이종 금속 소재로 형성될 수 있는데, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)은 상대적으로 높은 융점을 갖는 SUS 소재로 형성될 수 있고, 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)는 상대적으로 낮은 융점을 갖는 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, SUS 소재의 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)이 금형(미도시) 내에 가 고정된 상태에서, 용융 알루미늄이 주입될 수 있고, 융점의 차이에 따라 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)은 고상을 유지하며 관 형체를 유지할 수 있다. 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173) 및 이들을 매립하는 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)는, 이들과 열적으로 접촉하는 배터리 팩(131,132,133)의 원활한 방열을 위하여, 열전도 특성이 우수하면서 서로 다른 융점을 갖는 SUS 소재와 알루미늄 소재로 형성될 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이, 제1 냉각관(171)은 제1 냉각 플레이트(121) 내에 매립되고, 제2 냉각관(172)은 제2 냉각 플레이트(122) 내에 매립된다. 또한, 제3 냉각관(173)은 제3 냉각 플레이트(123) 내에 매립될 수 있다. 따라서, 제1 냉각관(171)은 제1 냉각 플레이트(121)와 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치될 수 있고, 제2 냉각관(172)은 제2 냉각 플레이트(122)와 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥 레벨로부터 상승된 제2 레벨(h2)에 배치될 수 있다. 또한, 제3 냉각관(173)은 제3 냉각 플레이트(123)와 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥 레벨로부터 상승된 제3 레벨(h3)에 배치될 수 있다. 이때, 제2 냉각관(172)의 제2 레벨(h2)와 제3 냉각관(173)의 제3 레벨(h3)는 서로 같은 레벨에 해당될 수 있다.

제1 냉각관(171)과 제2 냉각관(172) 또는 제1 냉각관(171)과 제3 냉각관(173)은 분기부(미표기)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 냉각관(171)과 제2 냉각관(172)은 전방 분기부(150)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 전방 분기부(150)에는 제1, 제2 냉각관(171,172)과 함께 외부 연결관(190)이 연결될 수 있다. 외부 연결관(190)으로부터 유입되는 냉각 매체는 전방 분기부(150)를 통하여 제1, 제2 냉각관(171,172)으로 분배되고, 역으로 제1, 제2 냉각관(171,172)으로부터의 냉각 매체는 전방 분기부(150)에 수집되어 외부 연결관(190)으로 유출될 수 있다. 냉각 매체의 흐름을 살펴보면, 외부 연결관(190)과 전방 분기부(150)를 통하여 유입된 저온의 냉각 매체는 제1, 제2 냉각관(171,172)으로 분기되어 각각 제1, 제2 군의 배터리 팩(미도시)과 열교환을 수행하고, 이러한 열교환을 통하여 고온으로 가열된 냉각 매체는 전방 분기부(150)로 수집된 후, 전방 분기부(150)와 연결되어 있는 외부 연결관(190)을 통하여 유출될 수 있다.

후술하는 바와 같이, 제1 냉각관(171)을 흐르는 냉각 매체는 후방 분기부(160)를 통하여 제3 냉각관(173)으로 분기될 수 있다. 즉, 전방 분기부(150)를 통하여 제1 냉각관(171)으로 유입된 냉각 매체 중 일부는 제1 군의 배터리 팩(131)을 방열한 후 바이패스 유로(171B)를 경유하여 전방 분기부(150)로 되돌아오고, 제1 냉각관(171)으로 유입된 냉각 매체 중 다른 일부는 후방 분기부(160)를 통하여 제3 냉각관(173)으로 유입될 수 있다.

전방 분기부(150)는 전체 배터리 모듈에서 전방 위치에 형성될 수 있고, 후방 분기부(160)는 전체 배터리 모듈에서 후방 위치에 형성될 수 있다. 참고적으로 도 2에서 도면번호 150` 및 도 6에서 도면번호 150은 모두 전방 분기부를 지칭하는 것이나, 도 2에서는 전방 분기부의 일부(하부)만이 도시되어 있으므로, 각각 서로 다른 도면번호를 부여하였다. 유사하게, 도 2에서 도면번호 160` 및 도 6에서 도면번호 160은 모두 후방 분기부를 지칭하는 것이나, 도면에서는 후방 분기부의 일부(하부)만이 도시되어 있으므로, 각각 서로 다른 도면번호를 부여하였다.

제1 냉각관(171)과 제3 냉각관(173)은 후방 분기부(160)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 후방 분기부(160)를 통하여 제1 냉각관(171)의 냉각 매체는 제3 냉각관(173)으로 유입될 수 있고, 제3 군의 배터리 팩(133)을 방열한 후, 다시 후방 분기부(160)를 통하여 제1 냉각관(171)으로 되돌아올 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각관(171)을 흐르는 냉각 매체 중에서 일부는 제1 군의 배터리 팩(131)만을 방열한 후 바이패스 유로(171B)를 통하여 후방 분기부(160)를 거치지 않고 바이패스할 수 있고, 제1 냉각관(171)을 흐르는 냉각 매체 중 다른 일부는 제1 군의 배터리 팩(131)을 방열하고 다시 후방 분기부(160)를 통하여 제3 군의 배터리 팩(133)을 방열할 수 있다. 이와 같이, 제1 냉각관(171)의 유로를 따라서는, 바이패스 유로(171B)와, 후방 분기부(160)를 경유하는 유로(171A)가 병렬적으로 형성되어 있고, 제1 냉각관(171)의 순환 경로를 따라 시점과 종점을 형성하는 전방 분기부(150)로부터 바이패스 유로(171B)와 후방 분기부(160)의 유로(171A)는 서로 분리되어 있다.

제1 냉각관(171)의 유로를 따라 바이패스 유로(171B)를 형성함으로써, 가장 많은 개수의 배터리 팩을 포함하는 제1 군의 배터리 팩(131)의 방열이 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 바이패스 유로(171B)를 통하여 흐르는 냉각 매체는 어느 정도 낮은 온도를 유지할 수 있고, 전방 분기부(150)로 되돌아오는 과정에서도 제1 군의 배터리 팩(131)을 효율적으로 냉각할 수 있다.

제1 내지 제3 군의 배터리 팩(131,132,133)은 서로 다른 위치에 배치된 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123) 위에 분산 배치되어 있다. 이렇게 다수의 위치에 분산 배치되어 있는 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(131,132,133)을 균일하게 방열시키기 위하여, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)은 서로 다른 직경으로 형성될 수 있다.

제1 냉각관(171)은 가장 많은 개수의 제1 군의 배터리 팩(131)의 방열을 담당하므로, 가장 큰 대직경으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 냉각관(171)은 11mm의 직경으로 형성될 수 있다. 그리고, 제2 냉각관(172)은 가장 적은 개수의 제2 군의 배터리 팩(132)의 방열을 담당하면서도 상대적으로 높은 압력의 외부 연결관(190)과 인접한 위치에 배치되어 있다. 이러한 연유로, 제2 냉각관(172)으로의 냉각 유량을 제한하기 위하여, 상기 제2 냉각관(172)은 가장 작은 소직경으로 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 냉각관(171)은 그 유로를 따라, 후방 분기부(160)를 경유하는 유로(171A)와, 후방 분기부(160)를 바이패스하는 바이패스 유로(171B)를 포함할 수 있다. 이때, 후방 분기부(160)를 통하여 제3 냉각관(173)까지 연결되는 가장 긴 유로(171A), 즉, 제1 냉각관(171)으로부터 제3 냉각관(173)까지 연결되는 가장 긴 유로(171A)는 상대적으로 많은 유량이 공급되도록 가장 큰 대직경, 예를 들어, 11mm의 직경으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 냉각관(171)의 유로를 따라 후방 분기부(160)를 바이패스하는 바이패스 유로(171B)는 후방 분기부(160)의 유로(171A) 보다는 냉각 매체의 유량이 제한되도록 상대적으로 작은 직경, 예를 들어, 9mm의 직경으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 냉각관(171) 중에서 바이패스 유로(171B)는 후방 분기부(160)의 유로(171A) 보다는 적은 직경으로 형성됨으로써, 제1 냉각관(171)으로부터 제3 냉각관(173)까지 이어져서 상대적으로 방열 수요가 많은 후방 분기부(160)의 유로(171A)로 더 많은 유량이 할당되도록 설계될 수 있다. 특히, 제1 냉각관(171)의 유로 중에서 외부 연결관(190)으로부터 가장 먼 거리에 배치되어 있는 제3 냉각관(173)까지 이어지는 유로(171A)의 직경을 상대적으로 크게 형성함으로써, 냉각 매체의 흐름을 따라 유동 저항을 줄이고 압력 강하를 줄임으로써 적정의 유량이 확보되도록 할 수 있다.

제2 냉각관(172)은 가장 적은 개수의 제2 군의 배터리 팩(132)의 방열을 담당하면서도 상대적으로 높은 압력의 외부 연결관(190)과 인접한 위치에 배치되어 있다. 이러한 연유로, 제2 냉각관(172)으로의 냉각 유량을 제한하기 위하여, 상기 제2 냉각관(172)은 가장 작은 소직경으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 냉각관(172)은 6mm의 직경으로 형성될 수 있다.

도 8을 참조하면, 제1 냉각관(171)이 매립된 제1 냉각 플레이트는(121) 상부는 편평한 형태를 가질 수 있고, 하부는 제1 냉각관(171)의 형태를 따라 볼록하게 돌출된 형태를 가질 수 있다. 이러한 구조는 제1 냉각 플레이트(121)의 편평한 상부면을 통하여 제1 군의 배터리 팩(131)을 안정적으로 지지해주는 한편으로 제1 군의 배터리 팩(131)과 충분한 열적 접촉을 형성하고, 제1 냉각 플레이트(121)의 하부면은 제1 냉각관(171)의 외주를 따라 볼록하게 돌출된 형태로 형성함으로써, 제1 냉각관(171)을 충분히 매립하면서도 제1 냉각관(171)이 형성되지 않은 부분에서는 박형의 두께로 형성하여, 재료비를 절감하고 전체 배터리 모듈의 중량을 줄일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 냉각관(171)의 하부는 제1 냉각 플레이트(121)의 형성 과정에서, 금형(미도시)의 형태를 따라 제1 냉각관(171)을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다.

제1 내지 제3 냉각관(171,172,173) 각각은 다수의 관체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)은 배터리 팩(131,132,133)이 지지되는 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)의 전체 면적에 걸쳐서 균일한 방열 효과를 거두기 위해, 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)의 전체 면적에 걸쳐서 고르게 냉각 매체를 전달하도록 서로 나란하게 연장되는 다수의 관체를 포함할 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)은 외부 연결관(190)으로부터의 유입 유로와 외부 연결관(190)을 향하는 유출 유로를 포함하는 순환 유로를 형성하도록 다수의 관체를 포함할 수 있다. 이때, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)을 형성하도록 서로 나란하게 연장되는 이웃한 관체들 사이에는 고정 블록(180)이 형성될 수 있다.

고정 블록(180)은 서로 이웃한 관체들을 하나의 묶음으로 묶어서 이들 간의 일정한 간격을 유지시켜주고 관체들을 서로에 대해 지지해주는 기능을 할 수 있다. 특히, 고정 블록(180)은 상기 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)이 일체적으로 형성된 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)의 형성 과정에서, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)이 용융 금속의 흐름에 대항하여 일정한 위치를 유지시켜주는 지그의 기능을 할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)은 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)의 형성을 위한 금형(미도시) 내에서 가 고정될 필요가 있고, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)이 가 고정된 금형 내부에 용융 금속을 주입함으로써, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)이 일체적으로 형성된 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)를 형성할 수 있다. 이때, 높은 압력으로 주입되는 용융 금속의 압력에 대항하여 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)의 다수의 관체들을 일정한 위치로 유지시켜주기 위해 상기 고정 블록(180)은 다수의 관체들을 연결하면서 이들을 정위치로 유지시켜줄 수 있다.

예를 들어, 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)의 형성을 위한 금형(미도시) 내에, 고정 블록(180)에 의해 결속된 다수의 관체를 수용하고, 고정 블록(180)의 상부를 고정 지그(미도시)를 통하여 가압함으로써, 고정 블록(180)을 위치 고정시킬 수 있고, 고정 블록(180)을 통하여 다수의 관체가 금형(미도시) 내에서 유동되지 않도록 고정시킬 수 있다. 즉, 고정 블록(180)은 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)을 형성하기 위한 다수의 관체를 서로에 대해 위치 고정시키면서 동시에 외부의 고정 지그(미도시)가 소정의 압력을 제공할 수 있는 가압 포인트를 제공함으로써, 제1 내지 제3 냉각관(171,172,173)이 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)의 내부에서 균일한 깊이로 형성되고 외부로 돌출되지 않도록 위치 고정할 수 있다. 이때, 고정 블록(180)은 고정 지그(미도시)의 가압 포인트를 제공하면서 용융 금속의 주입시에도 고정 지그(미도시)와 접촉을 지속하므로, 고정 블록(180)은 완성된 형태의 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)에서 상부면이나 하부면 중 적어도 어느 한면으로 노출될 수 있다.

고정 블록(180)은 용융 금속 내에 매립되면서 상기 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)의 내부에 매립될 수 있다. 고정 블록(180)은 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)와 동일한 금속 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 고정 블록(180)은 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)와 동일한 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 즉, 고정 블록(180)은 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)를 형성하기 위한 알루미늄 용융 금속에 매립되며 냉각 경화되는 과정에서 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)와 빈틈없는 결합, 그러니까, 크랙과 같은 결함이 없는 결합을 형성할 수 있다. 예를 들어, 같은 소재로 형성되어 소재 특성이 동일한 고정 블록(180)과 제1 내지 제3 냉각 플레이트(121,122,123)는, 냉각 경화되는 과정에서 서로 간에 밀착되어 견고한 결합을 형성할 수 있다.

고정 블록(180)은, 제1 냉각관(171)을 사이에 두고 서로 마주하게 결합되는 상부 유닛(181)과 하부 유닛(182)을 포함하고, 상부 유닛(181) 및 하부 유닛(182)을 결합하는 결합 유닛(183)을 포함할 수 있다.

이하, 전방 분기부(150) 및 후방 분기부(160)의 누수 차단 구조에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 전방 분기부(150) 및 후방 분기부(160)의 누수 차단이란, 전방, 후방 분기부(150,160)의 누수가 배터리 팩(131,132,133)으로 침투하는 것을 방지함을 의미할 수 있다. 상기 전방 분기부(150)는 제1, 제2 냉각관(171,172)과 외부 연결관(190)이 서로 연결되는 개소로서, 누수의 위험이 상대적으로 크다. 또한, 상기 후방 분기부(160)는 제1, 제3 냉각관(171,173)이 서로 연결되는 개소로서 누수의 위험이 상대적으로 크다.

전방 분기부(150)는, 제1 레벨(h1)에 형성된 제1 하부분기블록(151)과 제2 레벨(h2)에 형성된 제1 상부분기블록(152)과, 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블록(152)을 서로 연결해주는 제1 연결부(153)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블록(152)은 각각 제1, 제2 냉각 플레이트(121,122) 내부에 매립될 수 있다. 즉, 제1 하부분기블록(151)은, 제1 냉각관(171)과 함께, 제1 냉각 플레이트(121) 내에 함께 매립될 수 있고, 제1 하부분기블록(151)은, 제2 냉각관(172)과 함께, 제2 냉각 플레이트(122) 내에 함께 매립될 수 있다. 이때, 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블록(152)은 제1, 제2 냉각 플레이트(121,122) 내부에 매립되어 제1, 제2 냉각 플레이트(121,122)에 의해 완전히 둘러싸이며, 이 때문에, 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블록(152)의 누수가 방지될 수 있고, 누수가 배터리 팩(131,132,133)으로 침투하는 것을 차단할 수 있다.

한편, 후방 분기부(160)는, 제1 레벨(h1)에 형성된 제2 하부분기블록(161)과 제3 레벨(h2)에 형성된 제2 상부분기블록(162)과, 제2 하부분기블럭(161) 및 제2 상부분기블록(162)을 서로 연결해주는 제2 연결부(163)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 하부분기블럭(161) 및 제2 상부분기블록(162)은 각각 제1, 제3 냉각 플레이트(121,123) 내부에 매립될 수 있다. 즉, 제2 하부분기블록(161)은 제1 냉각관(171)과 함께, 제1 냉각 플레이트(121) 내에 함께 매립될 수 있고, 제2 상부분기블록(162)은 제3 냉각관(173)과 함께, 제3 냉각 플레이트(123) 내에 함께 매립될 수 있다. 이때, 제2 하부분기블럭(161) 및 제2 상부분기블록(162)은 제1, 제3 냉각 플레이트(121,123) 내부에 매립되어 제1, 제3 냉각 플레이트(121,123)에 의해 완전히 둘러싸이며, 이 때문에, 제2 하부분기블럭(161) 및 제2 상부분기블록(162)의 누수가 방지될 수 있고, 누수가 배터리 팩(131,132,133)으로 침투하는 것을 차단할 수 있다.

제2 연결부(163)는 하기에서 설명할 제1 연결부(153)와 유사하게 제2 하부연결관(163A), 제2 연결부재(미도시) 및 제2 상부연결관(163B)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 하부연결관(163A), 사익 제2 연결부재 및 제2 상부연결관(163B)은 하기에서 설명할 제1 하부연결관(미도시), 제1 연결부재(미도시) 및 제1 상부연결관(미도시)과 동일 또는 유사하게 형성되므로 이하에서는 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다른 실시예로써, 후방 분기부(160)는 제2 하부분기블럭(161), 제2 연결부(163) 및 제2 상부분기블럭(162)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 하부분기블럭(161) 및 제2 상부분기블록(162)은 상기에서 설명한 것과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제2 연결부(163)는 이중 실링 구조가 적용될 수 있다. 제2 연결부(163)는 제1 냉각관(171) 측으로부터 연결되는 제2 하부연결관(163A)과, 제3 냉각관(173) 측으로부터 연결되는 제2 상부연결관(163B)과, 제2 하부연결관(163A) 및 제2 상부연결관(163B)을 이어주는 제2 연결블록(163C)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 연결블록(163C)은 제2 하부연결관(163A) 및 제2 상부연결관(163B)의 외주를 감싸면서 이들을 유체적으로 결합시킬 수 있는데, 제2 연결블록(163C)의 내주와 제2 하부연결관(163A) 및 제2 상부연결관(163B)의 외주 사이에는 실링 부재(미도시)가 개재될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 연결블록(163C)의 내주와 제2 하부연결관(163A)의 외주 사이에는 두 개의 상기 실링 부재가 중첩적으로 적용되어 이중 실링 구조가 적용될 수 있다. 마찬가지로, 제2 연결블록(163C)의 내주와 제2 상부연결관(163B)의 외주 사이에도 두 개의 상기 실링 부재가 중첩적으로 적용되어 이중 실링 구조가 적용될 수 있다. 상기 실링 부재는 제2 하부연결관(163A) 및 제2 상부연결관(163B)의 외주를 둘러싸는 탄성 소재로 형성될 수 있으며, O 링과 같은 고무 소재로 형성될 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 후방 분기부(160)는 제2 연결부(163)가 이중 실링 구조로 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기와 같은 전방 분기부(150)의 제1 하부분기블록(151)에는 외부 연결관(190)과, 제1 냉각관(171)과, 제1 연결부(153)가 연결될 수 있는데, 이때, 제1 하부분기블록(151)과 외부 연결관(190) 사이, 제1 하부분기블록(151)과 제1 냉각관(171) 사이, 그리고, 제1 하부분기블록(151)과 제1 연결부(153) 사이에는 브레이징 결합이 적용될 수 있다. 전방 분기부(150)의 제1 하부분기블록(151)에 대해서도 유사하게 브레이징 결합이 적용될 수 있다. 다수의 관체가 연결되는 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블럭(152)에서 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블럭(152)과 다수의 관체들 사이에 브레이징 결합이 적용됨으로써, 제1 하부분기블록(151) 및 제1 상부분기블럭(152)과 다수의 관체들 사이의 누수가 방지될 수 있다.

전방 분기부(150) 측에는 브레이징 결합을 통하여 누수 없는 유체적 연결을 형성할 수 있고, 후방 분기부(160) 측에는 이중 실링 구조를 적용하여 누수 없는 유체적인 연결을 형성할 수 있다. 이때, 브레이징과 같은 일체적인 결합과 달리, 후방 분기부(160) 측에 이중 실링 구조를 적용하더라도 냉각 매체의 압력에 따라 누수 가능성이 있다. 예를 들어, 전체 배터리 모듈의 조립성을 위하여, 후방 분기부(160) 측에서는 제1 냉각 플레이트(121, 또는 제1 냉각관 171)와 제3 냉각 플레이트(123, 또는 제3 냉각관 173) 사이를 탈부착 가능하게 연결할 수 있고, 이때 기밀성 연결을 위하여, 이중 실링 구조를 적용하더라도 브레이징 결합과 같은 일체적인 결합 보다는 누수 가능성이 높을 수 있다.

상기와 같은 연유로, 후방 분기부(160) 주변에는 배수홀(미도시)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 후방 분기부(160) 하부의 제1 냉각 플레이트(121)에는 상기 배수홀이 형성될 수 있다. 후방 분기부(160), 보다 구체적으로, 후방 분기부(160)의 제2 연결블록(163C) 주변으로 누수가 발생되더라도 제1 냉각 플레이트(121)의 배수홀을 통하여 외부로 배출될 수 있고, 배터리 팩(131,132,133)으로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 배수홀은 제1 냉각 플레이트(121)를 관통하는 관통 홀로 형성될 수 있다.

이하에서는 제1 연결부(153)에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 9는 도 6에 도시된 제1 연결부를 보여주는 분해사시도이다. 도 10은 도 9에 도시된 제1 연결부의 결합관계를 보여주는 단면도이다.

도 9 및 도 10을 참고하면, 제1 연결부(153)는 제1 하부연결관(153A), 제1 상부연결관(153B) 및 제1 연결부재(153C)를 포함할 수 있다. 제1 하부연결관(153A)은 제1 냉각관(171) 및 외부 연결관(190)과 연결될 수 있다. 이때, 제1 하부연결관(153A)은 제1 하부분기블록(151)을 통하여 제1 냉각관(171) 및 외부 연결관(190)과 연결될 수 있다. 또한, 제1 상부연결관(153B)은 제1 연결부재(153C)를 통하여 제1 하부연결관(153A) 및 제2 냉각관(172)과 연결될 수 있다. 이때, 제1 상부연결관(153B)은 제1 상부분기블록(152)을 통하여 제2 냉각관(172)과 연결될 수 있다. 제1 연결부재(153C)는 제1 하부연결관(153A)과 제1 상부연결관(153B) 사이에 배치되어 제1 하부연결관(153A)과 제1 상부연결관(153B)을 연결할 수 있다. 이때, 제1 연결부재(153C)는 제1 하부연결관(153A) 또는 제1 상부연결관(153B) 중 하나의 내부에 삽입될 수 있다. 또한, 제1 하부연결관(153A) 또는 제1 상부연결관(153B) 중 다른 하나는 제1 연결부재(153C)의 내부에 삽입될 수 있다. 이러한 경우 제1 하부연결관(153A) 또는 제1 상부연결관(153B) 중 하나의 외경은 제1 하부연결관(153A) 또는 제1 상부연결관(153B) 중 다른 하나의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 하부연결관(153A)의 내경이 제1 상부연결관(153B)의 외경보다 크게 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. 또한, 이하에서는 제1 연결부재(153C)에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

제1 연결부재(153C)는 제1 코어부재(153C-1)와 제1 외피부재(153C-2)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 코어부재(153C-1)와 제1 외피부재(153C-2)는 경도가 서로 상이하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 코어부재(153C-1)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 제1 외피부재(153C-2)는 실리콘, 고무 등과 같은 탄성재질로 형성될 수 있다. 이러한 경우 제1 외피부재(153C-2)는 제1 연결부재(153C), 제1 하부연결관(153A) 또는 제1 상부연결관(153B)의 설치 시 변형됨으로써 조립성을 향상시킬 수 있다.

제1 코어부재(153C-1)는 내부에 공간이 형성될 수 있다. 이러한 경우 제1 코어부재(153C-1)의 일단은 내부 공간으로 절곡되도록 형성될 수 있으며, 제1 코어부재(153C-1)의 타단은 제1 코어부재(153C-1)의 외주면으로 돌출되도록 형성될 수 있다.

제1 외피부재(153C-2)는 제1 코어부재(153C-1)를 완전히 감싸도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 외피부재(153C-2)는 외면 및 내면 중 적어도 하나의 면으로부터 돌출되는 제1 돌기(153C-3)를 포함할 수 있다. 제1 돌기(153C-3)는 제1 외피부재(153C-2)와 제1 하부연결관(153A) 또는 제1 외피부재(153C-2)와 제1 상부연결관(153B) 사이에 배치되어 제1 하부연결관(153A)과 제1 연결부재(153C) 또는 제1 상부연결관(153B)과 제1 연결부재(153C) 사이의 공간을 실링할 수 있다.

상기와 같은 경우 제1 돌기(153C-3)는 제1 외부돌기(153C-3A) 및 제1 내부돌기(153C-3B)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 외부돌기(153C-3A)는 제1 외피부재(153C-2)의 외면에 형성되어 제1 외피부재(153C-2)와 제1 하부연결관(153A) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제1 내부돌기(153C-3B)는 제1 외피부재(153C-2)의 내면에 형성되어 제1 외피부재(153C-2)와 제1 상부연결관(153B) 사이에 배치될 수 있다.

제1 외부돌기(153C-3A) 및 제1 내부돌기(153C-3B) 중 적어도 하나는 복수개 구비될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 외부돌기(153C-3A)는 복수개 구비되고, 제1 내부돌기(153C-3B)는 하나가 구비되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. 제1 외부돌기(153C-3A)가 복수개 구비되는 경우, 복수개의 제1 외부돌기(153C-3A)는 제1 외피부재(153C-2)의 길이 방향으로 서로 이격되도록 배치될 수 있다.

상기와 같은 제1 외부돌기(153C-3A) 및 제1 내부돌기(153C-3B) 중 적어도 하나는 제1 외피부재(153C-2)의 외주면을 일주하도록 형성될 수 있다. 이러한 경우 제1 외부돌기(153C-3A) 및 제1 내부돌기(153C-3B) 중 적어도 하나는 제1 외피부재(153C-2)의 외주면에 폐루프(Closed-loop)를 형성할 수 있다. 다른 실시예로써 제1 외부돌기(153C-3A) 및 제1 내부돌기(153C-3B) 중 적어도 하나는 제1 외피부재(153C-2)의 외주면을 따라 복수개 구비될 수 있다. 이때, 제1 외부돌기(153C-3A) 및 제1 내부돌기(153C-3B) 중 적어도 하나는 서로 이격되도록 제1 외피부재(153C-2)의 외주면에 배치되는 것도 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 외부돌기(153C-3A) 및 제1 내부돌기(153C-3B) 중 적어도 하나는 제1 외피부재(153C-2)의 외주면에 폐루프를 형성하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기와 같은 제1 연결부(153)를 조립하는 경우 제1 하부연결관(153A)에 제1 연결부재(153C)를 삽입할 수 있다. 이때, 제1 연결부재(153C)는 제1 하부연결관(153A) 내부에 억지끼움으로 결합할 수 있다. 특히 제1 외부돌기(153C-3A)가 제1 하부연결관(153A)의 내면에 완전히 밀착할 수 있다. 제1 코어부재(153C-1)의 타단에 절곡된 부분은 제1 걸림부(153C-4)를 형성하여 제1 하부연결관(153A)의 일단에 안착될 수 있다. 특히 제1 걸림부(153C-4)의 외경은 제1 하부연결관(153A)의 외경보다 크게 형성됨으로써 제1 하부연결관(153A)의 끝단이 제1 걸림부(153C-4)에 걸릴 수 있다.

또한, 제1 연결부재(153C)의 내부에 제1 상부연결관(153B)을 삽입할 수 있다. 이러한 경우 제1 상부연결관(153B)은 제1 연결부재(153C)의 내부의 제1 내부돌기(153C-3B)와 접촉할 수 있다. 이때, 제1 상부연결관(153B)은 제1 내부돌기(153C-3B)로 인하여 제1 연결부재(153C)와 억지끼움 결합할 수 있다. 특히 제1 상부연결관(153B)이 제1 연결부재(153C)에 삽입되는 경우 제1 걸림부(153C-4)가 제1 하부연결관(153A)과 접촉하면 제1 연결부재(153C)가 제1 하부연결관(153A) 내부로 지속적으로 진입하지 않을 수 있다. 또한, 제1 상부연결관(153B)이 제1 연결부재(153C)에 삽입될 때, 제1 연결부재(153C)의 내부에는 제1 연결부재(153C) 내측으로 돌출된 제1 안착부(153C-5)에 제1 상부연결관(153B)의 일단이 접촉할 수 있다. 이러한 경우 제1 상부연결관(153B)은 제1 연결부재(153C) 내부에서 지속적으로 이동하지 않으며 위치가 고정될 수 있다.

상기와 같이 제1 하부연결관(153A), 제1 연결부재(153C) 및 제1 상부연결관(153B)이 서로 결합하는 경우 제1 외부돌기(153C-3A) 및 제1 내부돌기(153C-3B)를 통하여 제1 하부연결관(153A), 제1 연결부재(153C) 및 제1 상부연결관(153B)은 별도의 부재 없이도 서로 분리되지 않을 수 있다. 또한, 제1 외부돌기(153C-3A)는 제1 하부연결관(153A)의 내면에 완전히 밀착하고, 제1 내부돌기(153C-3B)는 제1 상부연결관(153B)의 외면에 완전히 밀착함으로써 제1 연결부재(153C)의 외면과 제1 하부연결관(153A) 내면 사이의 공간 및 제1 연결부재(153C)의 내면과 제1 상부연결관(153B) 외면 사이의 공간을 완전히 실링시킬 수 있다.

따라서 배터리 모듈은 제1 연결부재(153C)를 통하여 제1 냉각관(171)과 제2 냉각관(172)을 간단한 구조를 통하여 연결하는 것이 가능하다. 또한, 배터리 모듈은 제1 연결부재(153C)를 통하여 제1 냉각관(171) 및 제2 냉각관(172)의 연결 후 발생할 수 있는 누수를 방지함으로써 배터리 모듈의 수명을 연장시키고 안정성을 증대시킬 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

h1: 제1 레벨
h2: 레벨
h3: 제3 레벨
Z1: 제1 방향
Z2: 제2 방향
100: 배터리 모듈
110: 커버
121: 제1 냉각 플레이트
122: 제2 냉각 플레이트
123: 제3 냉각 플레이트
131: 제1 군의 배터리 팩
132: 제2 군의 배터리 팩
133: 제3 군의 배터리 팩
150: 전방 분기부
151: 제1 하부분기블록
152: 제1 상부분기블록
153: 제1 연결부
160: 후방 분기부
161: 제2 하부분기블럭
162: 제2 상부분기블록
163: 제2 연결부
171: 제1 냉각관
172: 제2 냉각관
173: 제3 냉각관
180: 고정 블록
190: 외부 연결관

Claims

제1 냉각관;
상기 제1 냉각관과 연결되는 제2 냉각관; 및
상기 제1 냉각관과 상기 제2 냉각관을 연결하는 분기부;를 포함하고,
상기 분기부는,
상기 제1 냉각관과 연결되는 제1 연결관;
상기 제2 냉각관과 연결되는 제2 연결관; 및
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 하나가 삽입되며, 상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 다른 하나에 삽입되는 연결부재;를 포함하고,
상기 연결부재는 상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관과 억지끼움 결합하는 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 연결부재는,
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 측으로 돌출되는 돌기;를 포함하는 배터리 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 돌기는,
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 하나 측으로 돌출되는 외부돌기; 및
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 다른 하나 측으로 돌출되는 내부돌기;를 포함하는 배터리 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 돌기는 복수개 구비될 수 있으며,
상기 복수개의 돌기는 서로 이격되도록 배치되는 배터리 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 돌기는 상기 연결부재의 외면을 일주하여 폐루프(Closed-loop)를 형성하는 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 연결부재는,
코어부재; 및
상기 코어부재의 외면을 감싸도록 배치되는 외피부재;를 포함하는 배터리 모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 코어부재와 상기 외피부재는 경도가 서로 상이한 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 연결부재는,
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 하나의 끝단을 지지하는 안착부; 및
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 다른 하나의 끝단에 걸리는 걸림부;를 포함하는 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 냉각관과 상기 제1 연결관 사이에 배치되는 하부분기블록;을 더 포함하는 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 냉각관과 상기 제2 연결관 사이에 배치되는 상부분기블록;을 더 포함하는 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 냉각관이 배치되는 제1 냉각 플레이트;를 더 포함하는 배터리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 냉각관이 배치되는 제2 냉각 플레이트;를 더 포함하는 배터리 모듈.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제1 냉각관과 연결되며, 상기 제1 냉각관과 일정 각도를 형성하도록 상기 제1 냉각관과 다른 평면에 배치되는 제3 냉각관;을 더 포함하는 배터리 모듈.
제 14 항에 있어서,
상기 제3 냉각관이 배치되는 제3 냉각 플레이트;를 더 포함하는 배터리 모듈.
제1 냉각관;
상기 제1 냉각관과 연결되는 제2 냉각관; 및
상기 제1 냉각관과 상기 제2 냉각관을 연결하는 분기부;를 포함하고,
상기 분기부는,
상기 제1 냉각관과 연결되는 제1 연결관;
상기 제2 냉각관과 연결되는 제2 연결관; 및
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 하나가 삽입되며, 상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 다른 하나에 삽입되는 연결부재;를 포함하고,
상기 연결부재는,
코어부재; 및
상기 코어부재의 외면을 감싸도록 배치되는 외피부재;를 포함하는 배터리 모듈.
제 16 항에 있어서,
상기 연결부재는,
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 측으로 돌출되는 돌기;를 포함하는 배터리 모듈.
제17 항에 있어서,
상기 돌기는,
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 하나 측으로 돌출되는 외부돌기; 및
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 다른 하나 측으로 돌출되는 내부돌기;를 포함하는 배터리 모듈.
제 17 항에 있어서,
상기 돌기는 복수개 구비될 수 있으며,
상기 복수개의 돌기는 서로 이격되도록 배치되는 배터리 모듈.
제 17 항에 있어서,
상기 돌기는 상기 연결부재의 외면을 일주하여 폐루프(Closed-loop)를 형성하는 배터리 모듈.
제 16 항에 있어서,
상기 코어부재와 상기 외피부재는 경도가 서로 상이한 배터리 모듈.
제 16 항에 있어서,
상기 연결부재는,
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 하나의 끝단을 지지하는 안착부; 및
상기 제1 연결관 또는 상기 제2 연결관 중 다른 하나의 끝단에 걸리는 걸림부;를 포함하는 배터리 모듈.
제 16 항에 있어서,
상기 제1 냉각관과 상기 제1 연결관 사이에 배치되는 하부분기블록;을 더 포함하는 배터리 모듈.
제 16 항에 있어서,
상기 제2 냉각관과 상기 제2 연결관 사이에 배치되는 상부분기블록;을 더 포함하는 배터리 모듈.